王浩森,王 碩,王新濤
(濟南市水利建筑勘測設計研究院有限公司,山東 濟南 250000)
濟南市位于山東省的中部,地勢南高北低,南依泰山,北跨黃河。按照國務院、國家防總、水利部的一系列部署,2009 年濟南市開啟了山洪災害防治建設工作。根據歷史洪澇情況與前期調查評價成果,確定的濟南市山洪災害防治區共計7個,占濟南市總面積的70.2%。
據統計,濟南市山洪災害暴發頻繁,1840—2007 年,濟南市共發生水災39 次,平均4.3 年出現一次,特大水災發生14 次,平均11.9 年就有一次,中等水災發生24 次,平均6.9 年一次。濟南市山洪災害頻發,受山洪災害威脅大、防治任務較重。結合歷史調查和地勢情況,濟南市以一般高含沙和山洪發生居多,泥石流和滑坡較為罕見。
2007 年7 月18 日,濟南市發生有氣象記錄以來的暴雨最大值。市區1 h 最大降水量達151 mm,約30 多萬人受災,受傷、死亡200 余人,房屋倒塌約1 800 間,直接經濟損失約13.2 億元[1]。
2019 年,臺風“利奇馬”影響山東,具有降雨強度大、范圍廣、持續時間長的特點。平均降水量135.7 mm,其中雨量最大的章丘閆家峪站點,降雨量達到455 mm,達到特大暴雨級別。這些極端天氣的不斷出現,對山洪災害防御能力提出更高要求。山洪災害防治工作已經列為濟南市防汛工作的重點之一。
濟南市是一個多山、多水、多泉的城市,同時也處于季風氣候的影響下。這種特殊的地理和氣候條件導致了該市山洪災害的頻發。濟南市山洪災害的發生具有如下特點:
1)突發性強。山洪災害發生時間短,來勢洶洶,具有較強的突發性,很難提前預警和干預。
2)毀滅力強。山洪災害水流攜帶著大量泥石、沙石等固體顆粒雜質等,威力極大,對房屋、橋梁、公路等建筑物和構筑物都有著很強的摧毀能力。
3)范圍廣且多發。濟南市地形復雜,山脊起伏,河谷縱橫,形成了多樣化的地質形態。山洪災害的影響范圍較大,尤其是在陡坡地區,山洪猛烈,往往導致大面積的破壞和災害。且山洪災害發生頻繁,時間不固定,尤其是在雨季和暴雨天氣,山洪災害多發。
4)危害性強。山洪災害具有極大的危害性,不僅對人類的生命財產構成嚴重威脅,也會對生態環境造成嚴重破壞。
在濟南市7~8 月份易發生暴雨洪水。降雨因素是濟南市產生山洪的首要原因,洪水的大小、特征取決與暴雨的中心位置、強度及移動方向、暴雨面分布和分布特征。根據暴雨時空尺度特征,濟南市災害性洪水有3 種類型:
1)局部短歷時洪水。該類型持續時間較短、一般為幾個小時至幾十個小時,范圍也較小,一般幾十平方公里。處于影響范圍內的中小河流,會產生較大洪水。該類洪水濟南市發生較多,具有強度大、破壞性強、來勢迅猛的特點,會對中小型水庫、道路、河道、交通帶來嚴重威脅,給山洪災害易發區廣大人民群眾生命和財產往往造成極其嚴重的損失。
2)中歷時區域性洪水。該類型洪水一般持續3 d 以上,覆蓋范圍在幾百平方公里??墒拐麄€流域范圍內發生較大洪水,從而形成嚴重的洪澇災害。
3)長歷時大范圍的洪水。持續時間長達1 個月以上,覆蓋范圍在幾千平方公里,可使數個流域范圍內發生較大洪水,從而形成極其嚴重的洪澇災害。暴雨時空分布比較均勻、降雨歷時長,分布面廣,造成大范圍的洪澇災害[2]。
以上3 種類型洪水,在濟南市范圍內不能截然分開,濟南市主要以局地性暴雨洪水為主,其次為中等歷時區域洪水,但濟南市各地也有可能遭遇長歷時大范圍的暴雨洪水。
濟南市地勢南高北低,大致分為3 部分:南部低山丘陵帶、中部山前平原帶、北部臨黃沖積平原帶。萊蕪區、鋼城區地勢南緩北陡,北、東、南三面環山。受這種地形的影響,氣流運動劇烈,極易產生強暴雨,同時坡度變化大的地形地貌為洪水提供了強大的勢能,使降雨產生的徑流順流而下,快速形成強大的洪峰流量,進而誘發洪水的發生。而復雜的地質巖性又加劇了山洪災害的形成和發展。由于山體裂隙發育、切割強烈、斷層較多,加之人工造田工程活動,山區地形高差大,植被稀少、水土流失嚴重,遇暴雨極易形成山洪災害。
隨著城市化進程不斷加快,建設不斷擴張,大量的道路和建筑物的建設破壞了原有的自然環境。在山地、丘陵、旱地等地,人類活動對環境造成損壞后的裸露地面上,暴雨往往會引發山洪災害。在強降雨的作用下,山體滑坡和泥石流通常會伴隨著山洪的發生而發生,這會導致房屋的倒塌、人員的傷亡、電力和交通的中斷以及農田的破壞。
近幾年濟南市新建工程標準大幅提高,但部分小流域防洪工程依然存在部分問題,其中包括水土保持措施不完善、地表涵養水源能力不足;部分河道堤防工程體系不健全,下游缺少堤防保護,攔截、調蓄洪水能力差;部分塘壩、小型水庫建設標準低,調蓄能力差。這些都增加了山洪災害發生的風險。
河道泄洪能力不足是造成山洪災害的首要原因,山洪的爆發常伴隨山體滑坡,造成大量淤泥堆積,進一步加劇了山洪災害的影響。例如在河道附近非法傾倒垃圾、亂建亂挖等行為,甚至在河道上進行栽植和建房等活動,使得河道的泄洪能力大大降低。
1)合理規劃城市防洪區域。制定科學合理的城市規劃,將防洪納入其中,針對城市地形地貌和自然水系特征,科學劃定防洪區域,明確各個區域的防洪重點、目標和任務,確定相關建設標準和措施。
2)加強城市排水系統建設。完善城市排水系統建設,尤其是針對低洼地區、山區和易發生洪澇災害的區域,加強下水道、涵洞、攔洪溝等防洪設施建設,優化排水管網結構和排放方式,增加防洪排水能力,提高城市抗洪能力,針對易發生山洪區域,通過拓寬河道、加高護岸等,降低山洪泥石流的侵襲能力。
建立完善的山洪災害預警體系,及時發布預報信息和預警,加強現場監測和預警預報能力,加強應急機制和緊急撤離方案,提高救援能力和效率。建立完善的預警系統如下:
1)雨水情監測站網。利用雷達、衛星遙感、氣象、水文和水力學等技術對山洪發生的可能性進行預測,并對山洪的水位、流量、速度等指標進行實時監測。通過建立自動遙測系統和人工簡易觀測相結合的雨水情監測站網,對暴雨洪水進行實時監測。實現自動監測主要雨區、易發災害區。這樣做的關鍵是在監測過程中充分結合人工簡易觀測和自動遙測技術,從而提高監測的精度和可靠性,更好地應對災害和保障人民生命財產安全[3]。
2)預警設施設備。利用現代通訊和互聯網技術,及時傳遞預警信息給當地政府、媒體、公眾等。可通過建立市、縣、鎮(街)3 級信息傳遞機制,村級通過下發簡易預警設備,如銅鑼、口哨,可將汛情信息及時傳遞給群眾。
3)監測預警平臺。依托現有大比例地形圖、成熟的數據庫技術和先進的GIS 技術,開發適合各市、縣、鎮(街)實際應用的3 級預警平臺,及時將歷史洪澇信息、站點信息、易澇區等基礎信息收集入庫,實現實時監測、在線發布預警等功能。
建立完善的責任職責和防御預案體系,建立縣、鄉(鎮)、村、組、戶5 級責任制體系,明確各級責任人的職責。做好各級防御洪水預案,做到發生山洪,有預案可依。完善救災轉移機制,出現傷亡及時救治并轉移。
1)組織責任體系。建立相關部門間緊密協作的機制,加強信息共享和技術支援,提高應急響應能力。明確各級各類責任人的職責,掌握第一手汛情信息,第一時間到達現場,并根據現有預案組織群眾轉移工作,為山洪災害和搶險救災提供有力的組織保證。
2)防御預案體系和宣傳培訓演練。制定合理和有效的應急預案,定期開展防災避災宣傳、培訓及演練。通過發放明白卡、安裝危險指示牌、轉移路線牌,山洪發生時,群眾可得到及時轉移,形成有效的轉移安置體系,增強群眾自救能力,可有效避免和減少傷亡[4]。
山洪預警防御是一項關系人民生命財產安全的重要工作,需要政府和社會各界的共同努力。只有在完善城市規劃和建設標準、完善預警和應急管理系統、加強防御體系建設和責任體系3 方面同時發力,才能最大程度地減少山洪帶來的損失。